本實用新型涉及一種特高水頭平面閘門底水封結構，屬于水利水電工程閘門技術領域。

背景技術：

對于平面閘門，現(xiàn)有技術中一般底水封采用刀型I130-20或I110-16，并采用角鋼壓緊后通過螺栓固定在閘門底緣面板上，閘門底緣由面板、底水封支承板、隔板及隔板后翼緣焊接組成，角鋼壓緊水封的豎向肢與面板配鉆螺栓孔，角鋼橫向肢貼緊底水封支承板并與其配鉆螺栓孔。

上述方法僅適用于常規(guī)水頭平面檢修閘門，因常規(guī)水頭平面檢修閘門，擋水水頭較低，底水封底部水體對其向上的擠壓力不足以使水封向上的收縮量超過底水封預壓縮量而發(fā)生滲漏現(xiàn)象，此外，平面檢修閘門無事故動水閉門工況，閘門下游無傾角≥30°要求，底水封支承板可以水平向加大至滿足強度要求，但在特高水頭閘門中，則存在以下問題：① 對于平面事故或檢修閘門，在擋水工況時，在特高水頭作用下，水封向上的收縮量將會超過底水封預壓縮量而發(fā)生滲漏現(xiàn)象，誘發(fā)閘門底水封發(fā)生振動導致水封疲勞破壞而失去止水效果；② 底水封下游側僅靠底水封壓板支撐，剛度較差，底水封為面板下游單側受壓，容易在特高水頭作用下向下游側彎曲變形過大導致水封失效漏水，且角鋼需采用橫向和豎向兩排螺栓固定，需配鉆的螺栓數量較多，加工制造難度較大；③ 對于平面事故閘門，因閘門下游有傾角≥30°要求，閘門底水封支承板不宜過大，否則會加大閘門上托力且會導致水流紊亂，誘發(fā)閘門振動，影響閘門閉門及結構安全，但底水封支承板尺寸過小則存在結構強度及剛度較弱，閉門時在水的作用下也容易誘發(fā)閘門振動，存在安全隱患；所以現(xiàn)有技術還不夠理想，有待于進一步完善。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于，提供一種特高水頭平面閘門底水封結構，以克服現(xiàn)有閘門的底水封在特高水頭下易誘發(fā)閘門底水封振動導致水封疲勞破壞而失去止水效果的問題，從而克服現(xiàn)有技術的不足。

本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

本實用新型的一種特高水頭平面閘門底水封結構，包括閘門面板，閘門面板底緣設有U型底水封，U型底水封的槽口卡在閘門面板的底邊上，U型底水封的上游側設有上游壓板，U型底水封的下側設有下游壓板；上游壓板與下游壓板經貫穿上游壓板、U型底水封、閘門面板底緣、下游壓板的螺栓連接，螺栓一端設有螺母；上游壓板上方設有上游支撐板，上游支撐板與閘門面板的上游側焊接；下游壓板上方設有下游支撐板，下游支撐板與閘門面板的下游側焊接；下游支撐板另一側與斜板焊接，斜板上部與隔板后翼緣焊接；斜板與閘門面板的下游側之間經橫板焊接。

前述結構中，所述U型底水封下部外緣為橢圓形光滑曲面，U型底水封的槽口底角為內圓角，內圓角半徑為1～10mm；槽口的開口處設有外倒角，外倒角角度為45°，外倒角邊為1～10mm；U型底水封兩側面設有一排螺栓孔，U型底水封上螺栓孔的孔徑小于螺栓直徑1～2mm。

前述結構中，所述螺栓為錐型沉頭螺栓。

前述結構中，所述閘門面板的厚度與U型底水封的槽口寬度相等；閘門面板底緣的兩條直角邊為外圓角邊，外圓角半徑與U型底水封的槽口底角的內圓角半徑對應。

前述結構中，所述上游壓板和下游壓板均為矩形斷面；下游壓板的矩形斷面頂部的兩條邊設有外倒角；上游壓板和下游壓板上均設有一排螺栓孔，上下游壓板和閘門面板上的螺栓孔孔徑大于螺栓直徑1～3mm；上游壓板上游側的螺栓孔設有孔倒角，孔倒角的角度和深度與螺栓頭的形狀相對應。

前述結構中，所述上游支撐板的形狀為直角梯形，直角梯形上部經三角形堆焊與閘門面板的上游側焊接。

前述結構中，所述下游支撐板的形狀為L形，下游支撐板與閘門面板的下游側焊接后形成倒凹槽結構；下游支撐板的外直角邊與斜板焊接。斜板上設有一排圓孔，圓孔直徑為20～200mm。

由于采用了上述技術方案，本實用新型與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下有益效果：

1、閘門面板上下游兩側設置底水封支承板，在底水封支承板下設置U型底水封，U型底水封的中間槽口寬度與閘門面板厚度相等，閘門面板底邊嵌入U型底水封的槽口中，U型底水封上下游兩側采用壓板并通過一排螺栓固定在閘門面板底緣上，一方面可減少一半的螺栓數量使閘門制造及安裝難度得到降低；另一方面U型底水封的槽口內有閘門面板支撐，剛度較大，對水封具有良好的支承限位作用，U型底水封截面尺寸大且外緣為橢圓形光滑過渡，這使水封整體剛度及截面尺寸較大，在特高水頭作用下，向上的變形及向下游側的彎曲變形得到有效減少，不易發(fā)生滲漏現(xiàn)象，具有良好的止水效果。

2、U型底水封下游側的下游支承板上部設置一橫板及斜板與面板構成近似三角形梁結構，穩(wěn)定性好，有利于加強閘門底緣剛度，增強閘門抗振效果，有利于閘門的安全運行。

3、U型底水封下游側的下游支承板為L型，與閘門面板焊接后形成倒凹槽結構，槽下部倒斜角，下游壓板為上部兩端對稱倒斜角的矩形斷面，具有便于底水封裝配的優(yōu)點。

4、斜板下部開圓孔，具有制造期間順利排除焊接產生的煙霧與運行期間順利排出積存在面板、橫梁、下游底水封支承板及斜板之間水體的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術的結構示意圖；

圖2是本實用新型的結構示意圖；

圖3是閘門面板底緣的局部結構示意圖；

圖4是U型底水封的結構示意圖；

圖5是上游壓板的結構示意圖；

圖6是下游壓板的結構示意圖。

圖中標記為：1-閘門面板、2- U型底水封、3-上游壓板、4-下游壓板、5-螺栓、6-螺母、7-上游支撐板、8-下游支撐板、9-斜板、10-橫板、11-橢圓形光滑曲面、12-槽口、13-內圓角、14-外倒角、15- U型底水封上螺栓孔、16-外圓角、17-上下游壓板和閘門面板上的螺栓孔、18-圓孔、19-孔倒角、20-刀型底水封、21-底水封支撐板、22-角鋼壓板、23-隔板。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但不作為對本實用新型的任何限制。

本實用新型是根據下述的一種特高水頭平面閘門底水封的改進方法所構成的，如圖2所示，該方法是將現(xiàn)有的刀型底水封20改成U型底水封2；并將現(xiàn)有的角鋼壓板22改成由上游壓板3和下游壓板4構成的組合壓板；U型底水封2的槽口12卡在閘門面板1底邊上，U型底水封2兩側通過上游壓板3和下游壓板4壓緊，并通過貫穿上游壓板3、U型底水封2、閘門面板1和下游壓板4的一排螺栓5和螺母6將U型底水封2固定在閘門面板1底緣上；同時將現(xiàn)有閘門面板1下游側的底水封支承板21改成L型的下游支承板8，并在閘門面板1上游側增加直角梯形狀的上游支承板7；下游支承板8和上游支承板7分別焊接在閘門面板1兩側；并在下游支承板8上焊接一條斜板9，斜板9通過橫板10與閘門面板1下游側焊接；由閘門面板1、斜板9和橫板10在閘門底部形成穩(wěn)定的三角形梁結構，以加強閘門底緣剛度，增強閘門抗振效果，以確保閘門的安全運行。

根據上述方法構成的本實用新型的一種特高水頭平面閘門底水封結構，如圖2所示，該結構包括閘門面板1，閘門面板1底緣設有U型底水封2，U型底水封2的槽口12卡在閘門面板1的底邊上，U型底水封2的上游側設有上游壓板3，U型底水封2的下側設有下游壓板4；上游壓板3與下游壓板4經貫穿上游壓板3、U型底水封2、閘門面板1底緣、下游壓板4的螺栓5連接，螺栓5一端設有螺母6；上游壓板3上方設有上游支撐板7，上游支撐板7與閘門面板1的上游側焊接；下游壓板4上方設有下游支撐板8，下游支撐板8與閘門面板1的下游側焊接；下游支撐板8另一側與斜板9焊接，斜板9上部與隔板23后翼緣焊接；斜板9與閘門面板1的下游側之間經橫板10焊接。

所述U型底水封如圖4所示，U型底水封2下部外緣為橢圓形光滑曲面11，U型底水封2的槽口12底角為內圓角13，內圓角半徑為1～10mm；槽口12的開口處設有外倒角14，外倒角角度為45°，外倒角邊為1～10mm；U型底水封2兩側面設有一排螺栓孔，U型底水封上螺栓孔15的孔徑小于螺栓直徑1～2mm。

所述閘門面板如圖3所示，閘門面板1的厚度與U型底水封2的槽口12寬度相等；閘門面板1底緣的兩條直角邊為外圓角16邊，外圓角半徑與U型底水封2的槽口12底角的內圓角半徑對應。

所述上游壓板和下游壓板如圖5和圖6所示，上游壓板3和下游壓板4均為矩形斷面；下游壓板4的矩形斷面頂部的兩條邊設有外倒角14；上游壓板3和下游壓板4上均設有一排螺栓孔，上下游壓板和閘門面板上的螺栓孔17孔徑大于螺栓直徑1～3mm；上游壓板3上游側的螺栓孔設有孔倒角19，孔倒角19的角度和深度與螺栓頭的形狀相對應；螺栓5為錐型沉頭螺栓。

如圖2所示，上游支撐板7的形狀為直角梯形，直角梯形上部經三角形堆焊與閘門面板1的上游側焊接。下游支撐板8的形狀為L形，下游支撐板8與閘門面板1的下游側焊接后形成倒凹槽結構；下游支撐板8的外直角邊與斜板9焊接。斜板9上設有一排圓孔18，圓孔18直徑為20～200mm。

實施例

本例是對如圖1所示的現(xiàn)有閘門底水封的改進。由圖1可見，現(xiàn)有閘門底緣的結構包括閘門面板1，閘門面板1下游側的底緣焊接有底水封支撐板21，底水封支撐板21下方設有刀型底水封20，刀型底水封20通過角鋼壓板22、螺栓5和螺母6固定在閘門面板1下游側的底緣上。現(xiàn)有技術的底水封僅適用于常規(guī)水頭平面檢修閘門，因常規(guī)水頭平面檢修閘門，擋水水頭較低，底水封底部水體對其向上的擠壓力不足以使水封向上的收縮量超過底水封預壓縮量而發(fā)生滲漏現(xiàn)象，此外，平面檢修閘門無事故動水閉門工況，閘門下游無傾角≥30°要求，底水封支承板可以水平向加大至滿足強度要求。

但現(xiàn)有閘門底水封若用于特高水頭平面閘門則存在以下不足：

1、對于平面事故或檢修閘門，在擋水工況時，在特高水頭作用下，水封向上的收縮量將會超過底水封預壓縮量而發(fā)生滲漏現(xiàn)象，誘發(fā)閘門底水封發(fā)生振動導致水封疲勞破壞而失去止水效果；

2、 底水封下游側僅靠底水封壓板支撐，剛度較差，底水封為面板下游單側受壓，容易在特高水頭作用下向下游側彎曲變形過大導致水封失效漏水，且角鋼需采用橫向和豎向兩排螺栓固定，需配鉆的螺栓數量較多，加工制造難度較大；

3、對于平面事故閘門，因閘門下游有傾角≥30°要求，閘門底水封支承板不宜過大，否則會加大閘門上托力且會導致水流紊亂，誘發(fā)閘門振動，影響閘門閉門及結構安全，但底水封支承板尺寸過小則存在結構強度及剛度較弱，閉門時在水的作用下也容易誘發(fā)閘門振動，存在安全隱患；所以現(xiàn)有技術還不夠理想，有待于進一步完善。

本實用新型的改進方法如下：

1、首先在閘門面板1上下游兩側分別設置上游支承板7和下游支承板8，在閘門面板1底緣及上游支承板7和下游支承板8下方設置U型底水封2，U型底水封2中間的槽口12寬度與閘門面板1厚度相等，閘門面板1下部嵌入U型底水封2中間的槽口12內， U型底水封2上下游兩側分別采用上游壓板3和下游壓板4通過一排螺栓5貫穿閘門面板1并通過螺母6固定在閘門面板1上，這樣可以減少一半的螺栓數量，使閘門制造及安裝難度得到有效降低。另外，因U型底水封2底水封內部為面板結構，剛度較大，對U型底水封2有良好的支承限位作用。

2、U型底水封2截面尺寸大于現(xiàn)有的刀型底水封20。且U型底水封2底緣為橢圓形光滑曲面11，U型底水封2整體剛度大，在特高水頭作用下，向上的變形及向下游側的彎曲變形較小，不宜發(fā)生滲漏現(xiàn)象，具有良好的止水效果。

3、本例在U型底水封2下游側的下游支承板8上部增加一條橫板10及斜板9。橫板10、斜板9與閘門面板1底部構成近似三角形梁結構，穩(wěn)定性好，有利于加強閘門底緣剛度，增強閘門抗振效果，有利于閘門運行的安全。

具體實施時按以下步驟實施：

在閘門面板1上下游兩側分別設置上游支承板7及下游支承板8。上游支承板7截面為直角梯形，上部采用三角形堆焊固定；下游支承板8為L型，與閘門面板1焊接后形成倒凹槽結構；倒凹槽結構下部倒斜角；下游支承板8后端設置斜板9；斜板9通過橫板10與閘門面板1焊接固定；橫板10遇隔板23時斷開并與其焊牢；在上游支承板7及下游支承板8下方設置U型底水封2； U型底水封2中間的槽口12寬度與閘門面板1厚度相等，槽口12卡在閘門面板1底緣上下游兩側，并采用上游壓板3及下游壓板4與閘門面板1壓緊后通過一排螺栓5固定；上游壓板3為矩形斷面；下游壓板4是上部兩端對稱倒斜角的矩形斷面。

U型底水封2下部外緣為橢圓形光滑曲面11，內部下側對稱倒內圓角13，內圓角13半徑R取1～10mm；內部上側對稱倒外倒角14；外倒角14取45°，距離d取1～10mm；閘門面板1下部對稱倒外圓角16，外圓角16半徑與U型底水封2槽口12內的內圓角13半徑相同；U型底水封2、上游壓板3、下游壓板4及閘門面板1之間配鉆螺栓孔；U型底水封上螺栓孔15小于螺栓5直徑1～2mm；上下游壓板和閘門面板上的螺栓孔17直徑大于螺栓5直徑1～3mm；斜板9上部與隔板23后翼緣焊接，斜板9下部開圓孔18，圓孔18直徑為20～200mm。